JP5644786B2 - Control device for voltage converter - Google Patents
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Description
本発明は、例えば車両等に搭載される電圧変換装置の制御装置の技術分野に関する。 The present invention relates to a technical field of a control device for a voltage conversion device mounted on, for example, a vehicle.
近年、環境に配慮した車両として、蓄電装置(たとえば二次電池やキャパシタ等)を搭載し、蓄電装置に蓄えられた電力から生じる駆動力を用いて走行する電動車両が注目されている。この電動車両には、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などが含まれる。 2. Description of the Related Art In recent years, as an environmentally-friendly vehicle, an electric vehicle that is mounted with a power storage device (for example, a secondary battery or a capacitor) and travels using a driving force generated from electric power stored in the power storage device has attracted attention. Examples of the electric vehicle include an electric vehicle, a hybrid vehicle, and a fuel cell vehicle.
これらの電動車両においては、発進時や加速時に蓄電装置から電力を受けて走行のための駆動力を発生するとともに、制動時に回生制動によって発電を行なって蓄電装置に電気エネルギを蓄えるためのモータジェネレータを備える場合がある。このように、走行状態に応じてモータジェネレータを制御するために、電動車両にはインバータが搭載される。 In these electric vehicles, a motor generator for generating driving force for traveling by receiving electric power from the power storage device when starting or accelerating, and generating electric power by regenerative braking during braking to store electric energy in the power storage device May be provided. Thus, in order to control a motor generator according to a driving | running | working state, an inverter is mounted in an electric vehicle.
このような車両においては、車両状態によって変動するインバータが利用する電力を安定的に供給するために、蓄電装置とインバータとの間に電圧変換装置(コンバータ)が備えられる場合がある。このコンバータにより、インバータの入力電圧を蓄電装置の出力電圧より高くして、モータの高出力化ができるとともに、同一出力時のモータ電流を低減することで、インバータ及びモータの小型化、低コスト化を図ることができる。 In such a vehicle, a voltage conversion device (converter) may be provided between the power storage device and the inverter in order to stably supply power used by the inverter that varies depending on the vehicle state. With this converter, the inverter input voltage can be made higher than the output voltage of the power storage device to increase the output of the motor and reduce the motor current at the same output, thereby reducing the size and cost of the inverter and motor. Can be achieved.
そして、電動車両のさらなる燃費向上のためには、このコンバータの損失を低減して効率を向上させることが重要である。このため、例えば特許文献1から3では、昇圧コンバータを片アームだけでスイッチング駆動させるという技術が提案されている。このような技術によれば、電流リプルを減らせる分、コンバータの損失を低減させることができるとされている。
In order to further improve the fuel efficiency of the electric vehicle, it is important to improve the efficiency by reducing the loss of the converter. For this reason, for example,
片アーム駆動を行う場合には、電流方向が正(即ち、力行)から0を経由して負(即ち、回生)に切り替わるのに合わせて、駆動するアームを切替えることが求められる。また、リアクトル電流が不連続モードとなる電流ゼロ付近は、通常の制御ではなく、リアクトル電流に対して非線形の制御を行うことが求められる。以上の結果、片アーム駆動時には、リアクトル電流がゼロとなるタイミングを正確に把握した上で制御を行うことが重要であると考えられる。 When performing single-arm drive, it is required to switch the arm to be driven as the current direction switches from positive (ie, power running) to negative (ie, regeneration) via 0. Further, in the vicinity of zero current where the reactor current is in the discontinuous mode, it is required to perform nonlinear control on the reactor current instead of normal control. As a result of the above, it is considered that it is important to perform control after accurately grasping the timing when the reactor current becomes zero at the time of one-arm drive.
しかしながら、例えば一般的な電流センサは使用中に電磁鋼板(コア)が磁化するため、取得した電流値にオフセットが発生するおそれがある。オフセットは、例えば電流が流れていない場合に修正することもできるが、電流が流れている場合の補正は難しく、それゆえ電流センサによって常に正確な電流値を検出し続けることは難しい。従って、片アーム駆動時に、適切なタイミングで適切な制御を実行することは決して容易とは言えない
以上のように、上述した特許文献1から3に記載されている片アーム駆動を行う場合には、ゼロ電流付近の電流値を正確に検出することが困難であるため、アームの切替え時に適切な制御が実行できないおそれがあるという技術的問題点を有している。
However, for example, in a general current sensor, an electromagnetic steel plate (core) is magnetized during use, and thus there is a possibility that an offset occurs in the acquired current value. The offset can be corrected, for example, when no current is flowing, but correction when the current is flowing is difficult, and therefore it is difficult to always detect an accurate current value by the current sensor. Therefore, it cannot be said that it is easy to execute appropriate control at an appropriate timing when driving one arm. As described above, when the one arm driving described in
本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、電圧変換装置に流れる電流の電流値を正確に検出し、適切な駆動制御を実行することが可能な電圧変換装置の制御装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a control device for a voltage conversion device capable of accurately detecting a current value of a current flowing through the voltage conversion device and executing appropriate drive control. The task is to do.
本発明の電圧変換装置の制御装置は上記課題を解決するために、互いに直列に接続される第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子を択一的にオンとすることで、前記第1スイッチング素子を含んでなる第1アーム及び前記第2スイッチング素子を含んでなる第2アームのいずれか一方のみによる片アーム駆動を実現可能な電圧変換装置の制御装置であって、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子の各々のオンオフを切替えるスイッチング制御信号を夫々生成するスイッチング制御信号生成手段と、前記第1アームによる片アーム駆動及び前記第2アームによる片アーム駆動を相互に切替える際に、前記スイッチング制御信号の立ち上がりタイミングで、前記第1スイッチング素子又は前記第2スイッチング素子を流れる駆動電流の電流値を検出する電流検出手段と、前記検出された電流値を用いて前記駆動電流の平均値を推定する電流推定手段と、前記推定された平均値に基づいて前記駆動電流を制御する電流制御手段とを備え、前記電流推定手段は、前記検出された電流値が連続して所定の範囲内となった場合に、前記駆動電流の平均値がゼロに近いゼロ付近値であると推定し、前記電流制御手段は、前記駆動電流の平均値が前記ゼロ付近値であると推定された場合に、前記ゼロ付近値に対応するゼロ付近制御を行うように前記スイッチング制御信号生成手段を制御する。 In order to solve the above-described problem, the voltage converter control device of the present invention selectively turns on the first switching element and the second switching element that are connected in series with each other, so that the first switching element is turned on. A control device for a voltage converter capable of realizing single-arm driving by only one of a first arm and a second arm including the second switching element, wherein the first switching element and the first switching element Switching control signal generating means for generating a switching control signal for switching on / off of each of the two switching elements, and the switching control when the one-arm driving by the first arm and the one-arm driving by the second arm are mutually switched. At the rising edge of the signal, the first switching element or the second switching element is Current detection means for detecting a current value of the drive current to be detected, current estimation means for estimating an average value of the drive current using the detected current value, and the drive current based on the estimated average value Current control means for controlling , wherein the current estimation means is such that an average value of the drive current is near zero when the detected current value is continuously within a predetermined range. And when the average value of the drive current is estimated to be a value near zero, the current control means performs the near-zero control corresponding to the near-zero value. To control .
本発明に係る電圧変換装置は、例えば車両に搭載されるコンバータであり、互いに直列に接続される第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子を備えている。第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子としては、例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、電力用MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタ、或いは電力用バイポーラトランジスタ等を用いることができる。 The voltage converter according to the present invention is a converter mounted on a vehicle, for example, and includes a first switching element and a second switching element connected in series with each other. As the first switching element and the second switching element, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), a power MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor, or a power bipolar transistor can be used.
なお、第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子の各々には、例えばダイオードが並列に接続されており、それぞれ第1アーム及び第2アームを形成している。即ち、第1スイッチング素子は第1アームを形成しており、そのスイッチング動作によって、第1アームにおける駆動のオンオフを切替えることができる。同様に、第2スイッチング素子は第2アームを形成しており、そのスイッチング動作によって、第2アームにおける駆動のオンオフを切替えることができる。 For example, a diode is connected in parallel to each of the first switching element and the second switching element to form a first arm and a second arm, respectively. In other words, the first switching element forms a first arm, and the switching operation of the first arm can be switched on and off. Similarly, the second switching element forms a second arm, and on / off of driving in the second arm can be switched by the switching operation.
また、本発明に係る電圧変換装置は特に、第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子を択一的にオンとするように制御することで、第1スイッチング素子を含んでなる第1アーム及び第2スイッチング素子を含んでなる第2アームのいずれか一方のみによる片アーム駆動を実現することが可能とされている。 In addition, the voltage conversion device according to the present invention particularly controls the first switching element and the second switching element to be selectively turned on, whereby the first arm and the second arm including the first switching element are controlled. One-arm drive by only one of the second arms including the switching element can be realized.
片アーム駆動が行われる際には、例えば出力すべき電圧値や電流値等に基づいて、第1アーム及び第2アームのいずれのアームで片アーム駆動を行うべきかが判定される。より具体的には、例えば電圧変換装置に接続されるモータジェネレータが回生動作を行う場合に第1アームによる片アーム駆動が選択され、力行動作を行う場合に第2アームによる片アーム駆動が選択される。このように、片アーム駆動時には、第1アームによる片アーム駆動及び第1アームによる片アーム駆動が適宜切替えられる。 When the one-arm drive is performed, it is determined which of the first arm and the second arm the one-arm drive should be performed based on, for example, a voltage value or a current value to be output. More specifically, for example, when a motor generator connected to the voltage converter performs a regenerative operation, the one-arm drive by the first arm is selected, and when the power running operation is performed, the one-arm drive by the second arm is selected. The As described above, when one arm is driven, the one arm driving by the first arm and the one arm driving by the first arm are appropriately switched.
本発明に係る電圧変換装置の制御装置は、上述した電圧変換装置の動作を制御する装置であって、例えば、一又は複数のCPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)、各種プロセッサ又は各種コントローラ、或いは更にROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、バッファメモリ又はフラッシュメモリ等の各種記憶手段等を適宜に含み得る、単体の或いは複数のECU(Electronic Controlled Unit)等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る。 A control device for a voltage conversion device according to the present invention is a device that controls the operation of the voltage conversion device described above. For example, one or a plurality of CPUs (Central Processing Units), MPUs (Micro Processing Units), various processors, Various controllers, or various types such as a single or a plurality of ECUs (Electronic Controlled Units), which may appropriately include various storage means such as ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), buffer memory or flash memory. It can take the form of various computer systems such as processing units, various controllers or microcomputer devices.
本発明に係る電圧変換装置の制御装置の動作時には、スイッチング制御信号生成手段によって、第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子の各々のオンオフを切替えるスイッチング制御信号が夫々生成される。具体的には、例えば第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子のデューティ比率に対応するデューティ指令信号、及び第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子のスイッチング周波数に対応するキャリア信号が互いに比較されることでスイッチング制御信号が生成される。生成されたスイッチング制御信号は、第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子に供給され、これにより電圧変換装置の第1アーム及び第2アームの駆動が制御されることになる。 During the operation of the control device for the voltage converter according to the present invention, the switching control signal generating means generates a switching control signal for switching on / off of each of the first switching element and the second switching element. Specifically, for example, a duty command signal corresponding to the duty ratio of the first switching element and the second switching element and a carrier signal corresponding to the switching frequency of the first switching element and the second switching element are compared with each other. A switching control signal is generated. The generated switching control signal is supplied to the first switching element and the second switching element, whereby the driving of the first arm and the second arm of the voltage converter is controlled.
ここで本発明では特に、第1アームによる片アーム駆動及び第2アームによる片アーム駆動を相互に切替える際に、電流検出手段による駆動電流(即ち、第1スイッチング素子又は第2スイッチング素子を流れる電流)の電流値の検出が行われる。なお、ここでの「第1アームによる片アーム駆動及び第2アームによる片アーム駆動を相互に切替える際」とは、第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子の各々のオンオフが切替えられる瞬間を意味するものではなく、駆動しているアームが切替わる可能性があると判断できるような期間(例えば、駆動電流の電流値がアーム切替えの閾値であるゼロに近い状態である期間)を含む広い概念である。 Here, particularly in the present invention, when the one-arm driving by the first arm and the one-arm driving by the second arm are switched to each other, the driving current by the current detecting means (that is, the current flowing through the first switching element or the second switching element). ) Is detected. Here, “when switching the one-arm drive by the first arm and the one-arm drive by the second arm to each other” means the moment when the on / off of each of the first switching element and the second switching element is switched. It is not a thing, but it is a broad concept including a period during which it can be determined that there is a possibility that the arm being driven may be switched (for example, a period in which the current value of the drive current is close to zero, which is the arm switching threshold). is there.
また、上述した電流検出手段による駆動電流の電流値の検出は、第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子のうち、駆動している方のスイッチング素子に対するスイッチング制御信号の立ち上がりタイミングで行われる。このため、検出される駆動電流の電流値は、スイッチング素子のオンオフによって周期的に上下する電流値の極値(電流値が正の場合は極小値、電流値が負の場合は極大値)となる。なお、ここでの「立ち上がりタイミング」とは、スイッチング制御信号のパルスが立ち上がる瞬間だけを意味するものではなく、上述した極値を検出し得るタイミングであれば、パルスの立ち上がりから多少ずれたタイミングであっても構わない。 Further, the detection of the current value of the drive current by the above-described current detection means is performed at the rising timing of the switching control signal for the driving switching element of the first switching element and the second switching element. For this reason, the detected current value of the drive current is the extreme value of the current value that periodically rises and falls as the switching element is turned on and off (the minimum value when the current value is positive and the maximum value when the current value is negative). Become. Note that the “rise timing” here does not mean only the moment when the pulse of the switching control signal rises, but if it is a timing at which the above-mentioned extreme value can be detected, it is a timing slightly deviated from the rise of the pulse. It does not matter.
電流検出手段によって駆動電流の電流値が検出されると、電流推定手段によって、検出された電流値から駆動電流の平均値が推定される。なお、ここでの「平均値」とは、比較的長い期間における平均値を意味するものではなく、スイッチング素子のオンオフによって周期的に上下する電流値の瞬間的な平均値(即ち、周期的に上下する電流値の比較的短い期間における実質的な値)を意味している。このため、片アーム駆動時のアームの切替えは、一時的に駆動電流の電流値がゼロとなる時点ではなく、駆動電流の平均値がゼロとなる時点で行われることが好ましいと言える。 When the current value of the drive current is detected by the current detection means, the average value of the drive current is estimated from the detected current value by the current estimation means. Here, the “average value” does not mean an average value over a relatively long period, but an instantaneous average value of current values that periodically rise and fall depending on on / off of the switching element (that is, periodically) It means a substantial value in a relatively short period of the current value that rises and falls. For this reason, it can be said that the arm switching during the one-arm driving is preferably performed not at the time when the current value of the driving current temporarily becomes zero but at the time when the average value of the driving current becomes zero.
電流推定手段によって駆動電流の平均値が推定されると、電流制御手段によって、推定された駆動電流の平均値に基づく駆動電流の制御が行われる。即ち、電流制御手段は、駆動電流の平均値を把握した上で、実現すべき値へと駆動電流を変化させていく。電流制御手段は、例えばスイッチング制御信号のパルス幅を変更するようにスイッチング制御信号生成手段を制御することで、駆動電流を制御する。 When the average value of the drive current is estimated by the current estimation means, the drive current is controlled by the current control means based on the estimated average value of the drive current. That is, the current control means grasps the average value of the drive current and changes the drive current to a value to be realized. The current control unit controls the drive current by controlling the switching control signal generation unit so as to change the pulse width of the switching control signal, for example.
ここで、片アーム駆動時には、駆動電流が第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子の一方にしか流れない。このため、電流値が正である場合にはアームが切り替わるまで負の電流は流れない。よって、この場合の電流値の下限はゼロとなる。逆に、電流値が負である場合にはアームが切り替わるまで正の電流は流れない。よって、この場合の電流値の上限はゼロとなる。 Here, during the one-arm drive, the drive current flows only to one of the first switching element and the second switching element. For this reason, when the current value is positive, no negative current flows until the arm is switched. Therefore, the lower limit of the current value in this case is zero. Conversely, when the current value is negative, no positive current flows until the arm is switched. Therefore, the upper limit of the current value in this case is zero.
上述した制約下で電流値が変化する場合、駆動電流の平均値がゼロに近い状態では、電流値の周期的な上下が一時的に乱れた状態となる。このため、駆動電流の平均値がゼロに近い状態では、駆動電流の制御が非線形的な比較的複雑なものとなってしまう。 When the current value changes under the above-described restrictions, when the average value of the drive current is close to zero, the periodic rise and fall of the current value is temporarily disturbed. For this reason, in the state where the average value of the drive current is close to zero, the control of the drive current becomes nonlinear and relatively complicated.
しかるに本発明では特に、上述したように、電流検出手段において周期的に上下する電流値の極値が検出される。従って、例えば検出される電流値が変化しない場合に、駆動電流の平均値がゼロに近い状態であることを好適に判断することができ、状況に応じて駆動電流を適切に制御することが可能となる。 However, in the present invention, in particular, as described above, the extreme value of the current value that rises and falls periodically is detected by the current detection means. Therefore, for example, when the detected current value does not change, it can be suitably determined that the average value of the drive current is close to zero, and the drive current can be appropriately controlled according to the situation. It becomes.
以上説明したように、本発明に係る電圧変換装置の制御装置によれば、電圧変換装置に流れる電流の電流値を正確に検出し、適切な駆動制御を実行することが可能である。 As described above, according to the control device of the voltage conversion device according to the present invention, it is possible to accurately detect the current value of the current flowing through the voltage conversion device and execute appropriate drive control.
本発明の電圧変換装置の制御装置の一態様では、前記電流推定手段は、前記検出された電流値が連続して所定の範囲内となった場合に、前記駆動電流の平均値がゼロに近いゼロ付近値であると推定し、前記電流制御手段は、前記駆動電流の平均値が前記ゼロ付近値であると推定された場合に、前記ゼロ付近値に対応するゼロ付近制御を行うように前記スイッチング制御信号生成手段を制御する。 In one aspect of the control device for a voltage converter according to the present invention, the current estimation means has an average value of the drive current close to zero when the detected current value is continuously within a predetermined range. When it is estimated that the value is near zero, the current control means performs the near-zero control corresponding to the near-zero value when the average value of the drive current is estimated to be the near-zero value. Controls the switching control signal generating means.
この態様によれば、電流検出手段で検出された電流値が連続して所定の範囲内となった場合に、電流推定手段によって、駆動電流の平均値がゼロに近いゼロ付近値であると推定される。なお、ここでの「所定の範囲」とは、連続して検出された電流値が同じ或いは同じと言える程度に極めて近い状態であることを判定するための閾値であり、電流値の検出精度等に基づいて予め設定されている。また、ここでの「ゼロ付近値」とは、駆動電流の波形がゼロに達することによって制限されるような状態であることを示す駆動電流の平均値に対応する値であり、検出された電流値が連続して所定の範囲内となる(即ち、検出された電流値が制限値であるゼロに達している)ことで推定できる。 According to this aspect, when the current value detected by the current detection unit is continuously within the predetermined range, the current estimation unit estimates that the average value of the drive current is near zero. Is done. Here, the “predetermined range” is a threshold value for determining that the current values continuously detected are extremely close to the same or the same level, and the current value detection accuracy, etc. It is preset based on The “near zero value” here is a value corresponding to an average value of the drive current indicating that the waveform of the drive current is limited by reaching zero, and the detected current It can be estimated that the value is continuously within a predetermined range (that is, the detected current value has reached zero which is a limit value).
駆動電流の平均値がゼロ付近値であると推定された場合には、電流制御手段によって、ゼロ付近値に対応するゼロ付近制御を行うようにスイッチング制御信号生成手段が制御される。なお、ここでの「ゼロ付近制御」とは、駆動電流がゼロに近づくことによって要求される通常とは異なる駆動制御であり、例えばスイッチング制御信号のパルス幅を徐々に狭くしていくような非線形的な制御が挙げられる。 When it is estimated that the average value of the drive current is a value near zero, the switching control signal generating means is controlled by the current control means so as to perform the near-zero control corresponding to the near-zero value. Here, “near zero control” is drive control different from normal required when the drive current approaches zero. For example, nonlinear control that gradually reduces the pulse width of the switching control signal. Control.
本態様によれば、電流検出手段で検出された電流値が連続して所定の範囲内であるという条件によって、極めて容易且つ的確に駆動電流の平均値がゼロ付近値であることを推定できる。従って、より好適に電圧変換装置の制御を行うことができる。 According to this aspect, it can be estimated that the average value of the drive current is a value near zero under the condition that the current value detected by the current detection means is continuously within the predetermined range. Therefore, it is possible to control the voltage converter more suitably.
上述した駆動電流の平均値がゼロ付近値であることを推定可能な態様では、前記検出された電流値が連続して所定の範囲内となった場合の電流値をゼロと推定するゼロ電流推定手段と、前記ゼロと推定された電流値及び前記駆動電流の平均値の推移に基づいて、前記駆動電流の平均値がゼロとなるタイミングを推定するゼロタイミング推定手段とを備え、前記電流制御手段は、前記駆動電流の平均値が前記ゼロタイミングでゼロとなるように前記スイッチング制御信号生成手段を制御する。 In the aspect in which it is possible to estimate that the average value of the driving current is a value near zero, the zero current estimation is performed to estimate the current value when the detected current value is continuously within a predetermined range as zero. And zero timing estimation means for estimating a timing at which the average value of the drive current becomes zero based on a transition of the current value estimated to be zero and the average value of the drive current, and the current control means Controls the switching control signal generation means so that the average value of the drive current becomes zero at the zero timing.
この態様によれば、ゼロ電流推定手段によって、検出された駆動電流の電流値が連続して所定の範囲内となった場合に、連続して所定の範囲となった電流値が上限値又は下限値であるゼロであると推定される。なお、連続して所定の範囲となった2つの電流値に差がある場合には、いずれか一方をゼロであると推定すればよい。或いは、2つの電流値の平均値をゼロであると推定してもよい。 According to this aspect, when the current value of the drive current detected by the zero current estimation unit is continuously within the predetermined range, the current value continuously within the predetermined range is the upper limit value or the lower limit value. The value zero is estimated. Note that if there is a difference between two current values that are continuously in a predetermined range, one of them may be estimated to be zero. Or you may estimate that the average value of two electric current values is zero.
電流値ゼロが推定されると、ゼロタイミング推定手段によって、駆動電流の平均値がゼロとなるタイミングが推定される。ゼロタイミング推定手段は、ゼロと推定された電流値及び駆動電流の平均値の推移に基づいてゼロタイミングを推定する。より具体的には、ゼロタイミング推定手段は、例えば駆動電流の平均値の推移を示す線を延長した線と、ゼロと推定された電流値とがクロスする点をゼロタイミングと推定する。 When the current value of zero is estimated, the timing at which the average value of the drive current becomes zero is estimated by the zero timing estimation means. The zero timing estimation means estimates the zero timing based on the transition of the current value estimated to be zero and the average value of the drive current. More specifically, the zero timing estimation means estimates, for example, a point where a line obtained by extending a line indicating a transition of the average value of the drive current and a current value estimated to be zero crosses as zero timing.
ゼロタイミングが推定されると、電流制御手段によって、ゼロタイミングで駆動電流の平均値がゼロとなるようにスイッチング制御信号生成手段が制御される。即ち、推定されたゼロタイミングは、電流制御手段による駆動電流の制御に対してフィードフォワード的に用いられる。これにより、駆動電流を確実にゼロタイミングでゼロとすることができる。従って、駆動電流がゼロ付近値となる場合の制御を好適に実行することが可能となる。 When the zero timing is estimated, the switching control signal generating means is controlled by the current control means so that the average value of the drive current becomes zero at the zero timing. That is, the estimated zero timing is used in a feed-forward manner for control of the drive current by the current control means. This ensures that the drive current is zero at zero timing. Therefore, it is possible to suitably execute the control when the drive current becomes a value near zero.
上述したゼロタイミングを推定する態様では、前記電流制御手段は、前記ゼロタイミングで前記第1アームによる片アーム駆動及び前記第2アームによる片アーム駆動が相互に切替わるように前記スイッチング制御信号生成手段を制御するようにしてもよい。 In the aspect of estimating the zero timing described above, the current control means generates the switching control signal generation means so that the one arm driving by the first arm and the one arm driving by the second arm are switched to each other at the zero timing. May be controlled.
この場合、ゼロタイミング推定手段によって、駆動電流の平均値がゼロとなるゼロタイミングが正確に推定されているため、電流制御手段によるアーム切替え制御を好適に実行することができる。従って、アーム切替えのタイミングがゼロタイミングからずれることに起因して発生する不具合を効果的に防止することが可能である。 In this case, since the zero timing at which the average value of the drive current becomes zero is accurately estimated by the zero timing estimation means, the arm switching control by the current control means can be suitably executed. Therefore, it is possible to effectively prevent a problem that occurs due to the arm switching timing deviating from the zero timing.
本発明の作用及び他の利得は次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。 The effect | action and other gain of this invention are clarified from the form for implementing invention demonstrated below.
以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
先ず、本実施形態に係る電圧変換装置の制御装置が搭載される車両の全体構成について、図1を参照して説明する。ここに図1は、本実施形態に係る電圧変換装置の制御装置が搭載される車両の全体構成を示す概略図である。 First, an overall configuration of a vehicle in which a control device for a voltage converter according to the present embodiment is mounted will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a vehicle in which the control device for a voltage conversion device according to this embodiment is mounted.
図1において、本実施形態に係る電圧変換装置の制御装置が搭載される車両100は、エンジン40及びモータジェネレータMG1及びMG2を動力源とするハイブリッド車両として構成されている。但し、車両100の構成はこれに限定されるものではなく、蓄電装置からの電力によって走行可能な車両(例えば、電気自動車や燃料電池自動車)等にも適用可能である。また、本実施形態では、電圧変換装置の制御装置が車両100に搭載される構成について説明するが、車両以外でも交流電動機により駆動される機器であれば適用が可能である。
In FIG. 1, a
車両100は、直流電圧発生部20と、負荷装置45と、平滑コンデンサC2と、ECU30とを備えて構成されている。
The
直流電圧発生部20は、蓄電装置28と、システムリレーSR1,SR2と、平滑コンデンサC1と、コンバータ12とを含む。
DC
蓄電装置28は、例えばニッケル水素又はリチウムイオン等の二次電池や、電気二重層キャパシタ等の蓄電装置を含んで構成される。また、蓄電装置28が出力する直流電圧VB及び入出力される直流電流IBは、電圧センサ10及び電流センサ11によってそれぞれ検出される。そして、電圧センサ10及び電流センサ11は、検出した直流電圧VB及び直流電流IBの検出値をECU30に出力する。
The
システムリレーSR1は、蓄電装置28の正極端子及び電力線PL1の間に接続され、システムリレーSR2は、蓄電装置28の負極端子及び接地線NLの間に接続される。システムリレーSR1,SR2は、ECU30からの信号SEにより制御され、蓄電装置28からコンバータ12への電力の供給と遮断とを切替える。
System relay SR1 is connected between the positive terminal of
コンバータ12は、本発明の「電圧変換装置」の一例であり、リアクトルL1と、スイッチング素子Q1,Q2と、ダイオードD1,D2とを含む。スイッチング素子Q1及びQ2は、本発明の「第1スイッチング素子」及び「第2スイッチング素子」の一例であり、電力線PL2及び接地線NLの間に直列に接続される。スイッチング素子Q1及びQ2は、ECU30からのスイッチング制御信号PWCによって制御される。
スイッチング素子Q1及びQ2には、例えばIGBT、電力用MOSトランジスタあるいは、電力用バイポーラトランジスタ等を用いることができる。スイッチング素子Q1,Q2に対しては、逆並列ダイオードD1,D2が配置される。リアクトルL1は、スイッチング素子Q1及びQ2の接続ノードと電力線PL1の間に設けられる。また、平滑コンデンサC2は、電力線PL2及び接地線NLの間に接続される。 As the switching elements Q1 and Q2, for example, an IGBT, a power MOS transistor, a power bipolar transistor, or the like can be used. Anti-parallel diodes D1 and D2 are arranged for switching elements Q1 and Q2. Reactor L1 is provided between a connection node of switching elements Q1 and Q2 and power line PL1. Smoothing capacitor C2 is connected between power line PL2 and ground line NL.
電流センサ18は、本発明の「電流検出手段」の一例であり、リアクトルL1を流れるリアクトル電流を検出し、その検出値ILをECU30に出力する。
The
負荷装置45は、インバータ23と、モータジェネレータMG1,MG2と、エンジン40と、動力分割機構41と、駆動輪42とを含む。また、インバータ23は、モータジェネレータMG1を駆動するためのインバータ14と、モータジェネレータMG2を駆動するためのインバータ22とを含む。なお、図1のようにインバータ及びモータジェネレータを2組備えることは必須ではなく、たとえばインバータ14とモータジェネレータMG1、あるいはインバータ22とモータジェネレータMG2のいずれか1組のみを備える構成としてもよい。
モータジェネレータMG1,MG2は、インバータ23から供給される交流電力を受けて車両推進のための回転駆動力を発生する。また、モータジェネレータMG1,MG2は、外部から回転力を受け、ECU30からの回生トルク指令によって交流電力を発電するとともに回生制動力を車両100に発生する。
Motor generators MG1 and MG2 receive AC power supplied from
また、モータジェネレータMG1,MG2は、動力分割機構41を介してエンジン40にも連結される。そして、エンジン40の発生する駆動力とモータジェネレータMG1,MG2の発生する駆動力とが最適な比率となるように制御される。また、モータジェネレータMG1,MG2のいずれか一方を専ら電動機として機能させ、他方のモータジェネレータを専ら発電機として機能させてもよい。なお、本実施形態においては、モータジェネレータMG1をエンジン40により駆動される発電機として機能させ、モータジェネレータMG2を駆動輪42を駆動する電動機として機能させるものとする。
Motor generators MG1 and MG2 are also coupled to
動力分割機構41には、エンジン40の動力を、駆動輪42とモータジェネレータMG1との両方に振り分けるために、例えば遊星歯車機構(プラネタリギヤ)が使用される。
For the
インバータ14は、コンバータ12から昇圧された電圧を受けて、たとえばエンジン40を始動させるためにモータジェネレータMG1を駆動する。また、インバータ14は、エンジン40から伝達される機械的動力によってモータジェネレータMG1で発電された回生電力をコンバータ12に出力する。このときコンバータ12は、降圧回路として動作するようにECU30によって制御される。
インバータ14は、電力線PL2及び接地線NLの間に並列に設けられ、U相上下アーム15と、V相上下アーム16と、W相上下アーム17を含んで構成される。各相上下アームは、電力線PL2及び接地線NLの間に直列接続されたスイッチング素子から構成される。たとえば、U相上下アーム15は、スイッチング素子Q3,Q4から成り、V相上下アーム16は、スイッチング素子Q5,Q6から成り、W相上下アーム17は、スイッチング素子Q7,Q8から成る。また、スイッチング素子Q3〜Q8に対して、逆並列ダイオードD3〜D8がそれぞれ接続される。スイッチング素子Q3〜Q8は、ECU30からのスイッチング制御信号PWIによって制御される。
例えばモータジェネレータMG1は、3相の永久磁石型同期電動機であり、U,V,W相の3つのコイルの一端が中性点に共通接続される。さらに、各相コイルの他端は、各相上下アーム15〜17のスイッチング素子の接続ノードと接続される。
For example, motor generator MG1 is a three-phase permanent magnet type synchronous motor, and one end of three coils of U, V, and W phases is commonly connected to a neutral point. Further, the other end of each phase coil is connected to a connection node of switching elements of upper and
インバータ22は、コンバータ12に対してインバータ14と並列的に接続される。
インバータ22は駆動輪42を駆動するモータジェネレータMG2に対してコンバータ12の出力する直流電圧を三相交流に変換して出力する。またインバータ22は、回生制動に伴い、モータジェネレータMG2において発電された回生電力をコンバータ12に出力する。このときコンバータ12は降圧回路として動作するようにECU30によって制御される。インバータ22の内部の構成は、図示しないがインバータ14と同様であり、詳細な説明については省略する。
コンバータ12は、基本的には、各スイッチング周期内でスイッチング素子Q1及びQ2が相補的かつ交互にオンオフするように制御される。コンバータ12は、昇圧動作時には、蓄電装置28から供給された直流電圧VBを直流電圧VM(インバータ14への入力電圧に相当するこの直流電圧を、以下「システム電圧」とも称する)に昇圧する。この昇圧動作は、スイッチング素子Q2のオン期間にリアクトルL1に蓄積された電磁エネルギを、スイッチング素子Q1及び逆並列ダイオードD1を介して、電力線PL2へ供給することにより行われる。
また、コンバータ12は、降圧動作時には、直流電圧VMを直流電圧VBに降圧する。この降圧動作は、スイッチング素子Q1のオン期間にリアクトルL1に蓄積された電磁エネルギを、スイッチング素子Q2及び逆並列ダイオードD2を介して、接地線NLへ供給することにより行われる。
Further,
これらの昇圧動作及び降圧動作における電圧変換比(VM及びVBの比)は、上記スイッチング周期におけるスイッチング素子Q1,Q2のオン期間比(デューティ比)により制御される。なお、スイッチング素子Q1及びQ2をオン及びオフにそれぞれ固定すれば、VM=VB(電圧変換比=1.0)とすることもできる。 The voltage conversion ratio (ratio between VM and VB) in these step-up and step-down operations is controlled by the on-period ratio (duty ratio) of the switching elements Q1 and Q2 in the switching period. Note that if the switching elements Q1 and Q2 are fixed to ON and OFF, respectively, VM = VB (voltage conversion ratio = 1.0) can be obtained.
平滑コンデンサC2は、コンバータ12からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ23へ供給する。電圧センサ13は、平滑コンデンサC2の両端の電圧、すなわち、システム電圧VMを検出し、その検出値をECU30へ出力する。
Smoothing capacitor C <b> 2 smoothes the DC voltage from
インバータ14は、モータジェネレータMG1のトルク指令値が正(TR1>0)の場合には、平滑コンデンサC2から直流電圧が供給されるとECU30からのスイッチング制御信号PWI1に応答した、スイッチング素子Q3〜Q8のスイッチング動作により直流電圧を交流電圧に変換して正のトルクを出力するようにモータジェネレータMG1を駆動する。また、インバータ14は、モータジェネレータMG1のトルク指令値が零の場合(TR1=0)には、スイッチング制御信号PWI1に応答したスイッチング動作により、直流電圧を交流電圧に変換してトルクが零になるようにモータジェネレータMG1を駆動する。これにより、モータジェネレータMG1は、トルク指令値TR1によって指定された零または正のトルクを発生するように駆動される。
When the torque command value of motor generator MG1 is positive (TR1> 0),
更に、車両100の回生制動時には、モータジェネレータMG1のトルク指令値TR1は負に設定される(TR1<0)。この場合には、インバータ14は、スイッチング制御信号PWI1に応答したスイッチング動作により、モータジェネレータMG1が発電した交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧(システム電圧)を、平滑コンデンサC2を介してコンバータ12へ供給する。なお、ここで言う回生制動とは、電動車両を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速(または加速の中止)させることを含む。
Furthermore, during regenerative braking of
インバータ22についても同様に、モータジェネレータMG2のトルク指令値に対応したECU30からのスイッチング制御信号PWI2を受け、スイッチング制御信号PWI2応答したスイッチング動作によって、直流電圧を交流電圧に変換して所定のトルクになるようにモータジェネレータMG2を駆動する。
Similarly,
電流センサ24,25は、モータジェネレータMG1,MG2に流れるモータ電流MCRT1,MCRT2を検出し、その検出したモータ電流をECU30へ出力する。なお、U相,V相,W相の各相の電流の瞬時値の和はゼロであるので、図1に示すように電流センサ24,25は2相分のモータ電流を検出するように配置すれば足りる。
回転角センサ(レゾルバ)26,27は、モータジェネレータMG1,MG2の回転角θ1,θ2を検出し、その検出した回転角θ1,θ2をECU30へ送出する。ECU30では、回転角θ1,θ2に基づきモータジェネレータMG1,MG2の回転速度MRN1,MRN2及び角速度ω1,ω2(rad/s)を算出できる。なお、回転角センサ26,27については、回転角θ1,θ2をECU30にてモータ電圧や電流から直接演算することによって、配置しないようにしてもよい。
Rotation angle sensors (resolvers) 26 and 27 detect rotation angles θ1 and θ2 of motor generators MG1 and MG2, and send the detected rotation angles θ1 and θ2 to
ECU30は、いずれも図示しないがCPU(Central Processing Unit)、記憶装置及び入出力バッファを含み、車両100の各機器を制御する。ECU30は、本発明の「電圧変換装置の制御装置」の一例であり、具体的には「スイッチング制御信号生成手段」、「電流推定手段」、「電流制御手段」、「ゼロ電流推定手段」及び「ゼロタイミング推定手段」としての機能を有する。なお、ECU20の行う制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で構築して処理することも可能である。
Although not shown,
代表的な機能として、ECU30は、入力されたトルク指令値TR1,TR2、電圧センサ10によって検出された直流電圧VB、電流センサ11によって検出された直流電流IB、電圧センサ13によって検出されたシステム電圧VM及び電流センサ24,25からのモータ電流MCRT1,MCRT2、回転角センサ26,27からの回転角θ1,θ2等に基づいて、モータジェネレータMG1,MG2がトルク指令値TR1,TR2に従ったトルクを出力するように、コンバータ12及びインバータ23の動作を制御する。すなわち、コンバータ12及びインバータ23を上記のように制御するためのスイッチング制御信号PWC,PWI1,PWI2を生成して、コンバータ12及びインバータ23へそれぞれ出力する。
As representative functions, the
コンバータ12の昇圧動作時には、ECU30は、システム電圧VMをフィードバック制御し、システム電圧VMが電圧指令値に一致するようにスイッチング制御信号PWCを生成する。
During the boosting operation of
また、ECU30は、車両100が回生制動モードに入ると、モータジェネレータMG1,MG2で発電された交流電圧を直流電圧に変換するようにスイッチング制御信号PWI1、PWI2を生成してインバータ23へ出力する。これにより、インバータ23は、モータジェネレータMG1,MG2で発電された交流電圧を直流電圧に変換してコンバータ12へ供給する。
Further, when
さらに、ECU30は、車両100が回生制動モードに入ると、インバータ23から供給された直流電圧を降圧するようにスイッチング制御信号PWCを生成し、コンバータ12へ出力する。これにより、モータジェネレータMG1,MG2が発電した交流電圧は、直流電圧に変換され、さらに降圧されて蓄電装置28に供給される。
Further, when
次に、コンバータ12動作時の電流変動について、図2から図5を参照して説明する。ここに図2は、両アーム駆動時における電流値の変動を示すチャート図である。また図3は、下アーム駆動時の電流の流れを示す概念図であり、図4は、上アーム駆動時の電流の流れを示す概念図である。図5は、片アーム駆動時における電流値の変動を示すチャート図である。
Next, current fluctuations during the operation of
図2において、コンバータ12が両アーム駆動(即ち、スイッチング素子Q1,Q2の両方をオンとする駆動)を行う場合には、スイッチング素子Q1のオンオフを切替えるスイッチング制御信号であるPWI1及びスイッチング素子Q2のオンオフを切替えるスイッチング制御信号であるPWI2がそれぞれスイッチング素子Q1,Q2に供給されることで、リアクトル電流ILの値が制御される。
In FIG. 2, when
なお、両アーム駆動時には、スイッチング素子Q1,Q2の各々によって、正の電流及び負の電流を流すことができるため、例えば図に示すような0を跨ぐ電流制御においても、通常と同様の制御が可能である。 When both arms are driven, a positive current and a negative current can be caused to flow by each of the switching elements Q1 and Q2. Therefore, even in current control over 0 as shown in the figure, the same control as usual is performed. Is possible.
図3及び図4において、本実施形態に係るコンバータ12は、上述した両アーム駆動に加えて、スイッチング素子Q1及びQ2のいずれか一方のみをオンとする片アーム駆動を実現することが可能とされている。具体的には、力行時においては、スイッチング素子Q2のみをオンとする下アーム駆動が行われる。この場合、図3に示すように、スイッチング素子Q1側に流れる電流はダイオードD1を介して流れ、スイッチング素子Q2側に流れる電流はスイッチング素子Q2を介して流れる。一方、回生時においては、スイッチング素子Q2のみをオンとする下アーム駆動が行われる。この場合、図3に示すように、スイッチング素子Q1側に流れる電流はスイッチング素子Q1を介して流れ、スイッチング素子Q2側に流れる電流はダイオードD2を介して流れる。
3 and 4, the
片アーム駆動によれば、スイッチング素子Q1及びQ2のいずれか一方のみがオンとされるため、スイッチング素子Q1及びQ2の短絡を防止するために設定されるデッドタイムが不要となる。よって、例えば装置の小型化に伴って高周波化が求められている場合であっても、コンバータ12の昇圧性能が低下してしまうことを防止できる。
According to the one-arm drive, since only one of the switching elements Q1 and Q2 is turned on, a dead time set to prevent the switching elements Q1 and Q2 from being short-circuited becomes unnecessary. Therefore, for example, even when a higher frequency is required with the downsizing of the device, it is possible to prevent the boosting performance of the
図5において、下アーム駆動が行われる力行時(即ち、リアクトル電流ILが正の場合)には、スイッチング素子Q1のオンオフを切替えるスイッチング制御信号であるPWI1は供給されず、スイッチング素子Q2のオンオフを切替えるスイッチング制御信号であるPWI2のみが供給される。また、上アーム駆動が行われる回生時(即ち、リアクトル電流ILが負の場合)には、スイッチング素子Q1のオンオフを切替えるスイッチング制御信号であるPWI1のみが供給され、スイッチング素子Q2のオンオフを切替えるスイッチング制御信号であるPWI2は供給されない。 In FIG. 5, at the time of power running in which the lower arm drive is performed (that is, when the reactor current IL is positive), PWI1 which is a switching control signal for switching on / off of the switching element Q1 is not supplied, and the switching element Q2 is turned on / off. Only PWI2, which is a switching control signal to be switched, is supplied. Further, at the time of regeneration when the upper arm drive is performed (that is, when the reactor current IL is negative), only PWI1 which is a switching control signal for switching on / off of the switching element Q1 is supplied, and switching for switching on / off of the switching element Q2 is performed. The control signal PWI2 is not supplied.
ここで特に、下アーム駆動時には負の電流を流すことができないため、リアクトル電流ILの下限がゼロにかかるような場合には、スイッチング制御信号であるPWI2のデューティ比率を変更して、非線形的な制御を行うことが求められる。同様に、上アーム駆動時には正の電流を流すことができないため、リアクトル電流ILの上限がゼロにかかるような場合には、スイッチング制御信号であるPWI1のデューティ比率を変更して、非線形的な制御を行うことが求められる。即ち、片−アーム駆動時には、リアクトル電流ILがゼロに近づいた場合に、通常とは異なる比較的複雑な制御が求められる。 In particular, since a negative current cannot flow when the lower arm is driven, when the lower limit of the reactor current IL is zero, the duty ratio of the switching control signal PWI2 is changed to be nonlinear. Control is required. Similarly, since a positive current cannot flow when the upper arm is driven, when the upper limit of the reactor current IL is zero, the duty ratio of the switching control signal PWI1 is changed to perform nonlinear control. Is required to do. That is, at the time of one-arm drive, when the reactor current IL approaches zero, relatively complicated control different from normal is required.
本実施形態に係る電圧変換装置の制御装置は、上述した片アーム駆動時に特有の制御を好適に実行するために、リアクトル電流ILがゼロに近づいたことを的確に判定することを目的としている。 The control device of the voltage conversion device according to the present embodiment aims to accurately determine that the reactor current IL has approached zero in order to suitably execute the above-described specific control during the one-arm drive.
次に、本実施形態に係る電圧変換装置の制御装置の動作について、図6から図10を参照して説明する。ここに図6は、本実施形態に係る電圧変換装置の制御装置の動作を示すフローチャートである。また図7から図10は夫々、電圧変換装置の制御方法を、順を追って示すチャート図である。なお、以下では、下アーム駆動が上アーム駆動へと切替えられる場合の動作について説明する。 Next, the operation of the control device for the voltage converter according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the control device of the voltage converter according to this embodiment. FIG. 7 to FIG. 10 are charts showing the control method of the voltage converter in order. In the following, the operation when the lower arm drive is switched to the upper arm drive will be described.
図6及び図7において、本実施形態に係る電圧変換装置の制御装置の動作時には、先ず電流センサ18によって、スイッチング制御信号PWIの立ち上がりタイミングで、リアクトル電流ILが検出される(ステップS101)。よって、車両100が力行状態にあり下アーム駆動が行われている場合には、スイッチング素子Q2に対応するスイッチング制御信号であるPWI2の立ち上がりタイミングで、リアクトル電流ILが検出される。このようなタイミングでリアクトル電流ILを検出すれば、図7を見ても分かるように、スイッチング素子Q2のオンオフに応じて上下するリアクトル電流ILの極小値を検出することができる。
6 and 7, when the control device of the voltage converter according to the present embodiment operates, first, the reactor current IL is detected by the
リアクトル電流ILが検出されると、ECU30においてリアクトル電流ILの平均値が推定される(ステップS102)。リアクトル電流ILの平均値は、例えば検出されたリアクトル電流ILの値を用いて推定することができる。或いは、スイッチング制御信号PWI2の立ち上がりタイミング以外のタイミング(例えば、スイッチング制御信号PWI2の立ち上がりタイミングや、キャリア信号の山及び谷のタイミング)で検出されるリアクトル電流ILを用いて推定することもできる。
When reactor current IL is detected,
図6及び図8において、ECU30では、電流センサ18によって検出されたリアクトル電流ILが連続して所定の範囲内(言い換えれば、同じ値と言えるまでに近い状態)となっているか否かが判定される(ステップS103)。ここで、本来であれば下がり続けるべきリアクトル電流ILが連続して所定の範囲内となっている場合(ステップS103:YES)、リアクトル電流ILの下限がゼロに達し制限された状態であると考えることができる。
6 and 8, the
この場合、ECU30では、リアクトル電流の平均値がゼロ付近値になったとの判断が行われ、コンバータ12の制御が、通常制御からゼロ付近値に対応するゼロ付近制御へと切替えられる(ステップS104)。具体的には、スイッチング制御信号PWI2のデューティ比率が変化しない線形的な制御が、図5に示したような、スイッチング制御信号PWI2のデューティ比率が変化する非線形的な制御へと切替えられる。
In this case, the
図6及び図9において、ゼロ付近制御が開始されると、ECU30において、連続して所定の範囲内となった電流値が電流ゼロ点であると推定される(ステップS105)。また、リアクトル電流ILの平均値の推移を延長した線と上記電流ゼロ点とがクロスするタイミングが、リアクトル電流ILの平均値がゼロとなるゼロタイミングであると推定される(ステップS106)。
6 and 9, when near zero control is started, the
ゼロタイミングが推定されると、ECU30によって、ゼロタイミングでリアクトル電流ILの平均値がゼロとなるようにゼロ付近制御が行われる。具体的には、スイッチング制御信号PWI2のデューティ比が、ゼロタイミングに基づいて非線形的に制御される。このように、推定されたゼロタイミングは、リアクトル電流ILの制御に対してフィードフォワード的に用いられる。
When the zero timing is estimated, near-zero control is performed by the
図6及び図10において、ゼロ付近制御によってリアクトル電流ILの平均値が徐々に小さくされ、ゼロタイミングとなると(ステップS108:YES)、ECU30によって、アームの切替え制御が行われる(ステップS109)。即ち、下アーム駆動が上アーム駆動へと切替えられる。具体的には、ECU30は、スイッチング素子Q2に対応するスイッチング制御信号PWI2に代えて、スイッチング素子Q1に対応するスイッチング制御信号PWI1を出力するようにすることでアームを切替える。
6 and 10, the average value of the reactor current IL is gradually reduced by near zero control, and when the zero timing is reached (step S108: YES), the
ここで本実施形態では特に、上述したゼロタイミングの推定によって、リアクトル電流ILの平均値がゼロとなるタイミングが正確に推定されている。よって、アームの切替えを極めて適切なタイミング(即ち、リアクトル電流ILの平均値が極めてゼロに近いタイミング)で行なうことができる。これにより、アームの切替えタイミングがずれることに起因して発生する不具合を効果的に防止することが可能である。 Here, particularly in the present embodiment, the timing at which the average value of the reactor current IL becomes zero is accurately estimated by the above-described estimation of the zero timing. Therefore, the arm can be switched at an extremely appropriate timing (that is, the average value of the reactor current IL is very close to zero). As a result, it is possible to effectively prevent problems that occur due to the shift of the arm switching timing.
なお、詳細な説明は省略するが、アームの切替え後には、力行時のゼロ付近制御に代えて、回生時のゼロ付近制御が行われる。これにより、正の電流を使えない上アーム駆動においても、適切に駆動電流を制御することができる。 Although detailed description is omitted, after the arm is switched, near zero control during regeneration is performed instead of near zero control during power running. As a result, the drive current can be appropriately controlled even in the upper arm drive in which a positive current cannot be used.
ちなみに、回生時においては、リアクトル電流ILの検出は、スイッチング制御信号PWI1の立ち上がりタイミングで行われる。これにより、上述した力行時と同様に、リアクトル電流がゼロに達して制限されている状態であるか否かを判定できる。リアクトル電流ILの平均値が小さくされ、ゼロにかからない状態となると(例えば、検出されたリアクトル電流ILが連続して所定の範囲内とならない場合)、コンバータ12の制御は、非線形的なゼロ付近制御から線形的な通常制御へと切替えられる。
Incidentally, at the time of regeneration, the detection of the reactor current IL is performed at the rising timing of the switching control signal PWI1. Thereby, it is possible to determine whether or not the reactor current reaches zero and is limited in the same manner as in the power running described above. When the average value of the reactor current IL is reduced and does not reach zero (for example, when the detected reactor current IL is not continuously within a predetermined range), the
以上説明したように、本実施形態に係る電圧変換装置の制御装置によれば、コンバータ12に流れる電流の電流値を正確に検出し、適切な駆動制御を実行することが可能である。なお、上述した実施形態では、下アーム駆動が上アーム駆動に切替えられる場合(即ち、力行から回生へと切替えられる場合)を例に挙げ説明したが、上アーム駆動が下アーム駆動に切替えられる場合(即ち、回生から力行へと切替えられる場合)であっても同様の制御を適用可能である。
As described above, according to the control device of the voltage conversion device according to the present embodiment, it is possible to accurately detect the current value of the current flowing through the
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電圧変換装置の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed without departing from the gist or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification. These control devices are also included in the technical scope of the present invention.
12…コンバータ、18…電流センサ、20…直流電圧発生部、22,23…インバータ、28…蓄電装置、30…ECU、40…エンジン、41…動力分割機構、42…駆動輪、45…負荷装置、100…車両、C2…平滑コンデンサ、D1,D2…ダイオード、IL…リアクトル電流、L1…リアクトル、MG1,MG2…モータジェネレータ、PWI1,PWI2…スイッチング制御信号、Q1,Q2…スイッチング素子、SR1,SR2…システムリレー。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子の各々のオンオフを切替えるスイッチング制御信号を夫々生成するスイッチング制御信号生成手段と、
前記第1アームによる片アーム駆動及び前記第2アームによる片アーム駆動を相互に切替える際に、前記スイッチング制御信号の立ち上がりタイミングで、前記第1スイッチング素子又は前記第2スイッチング素子を流れる駆動電流の電流値を検出する電流検出手段と、
前記検出された電流値を用いて前記駆動電流の平均値を推定する電流推定手段と、
前記推定された平均値に基づいて前記駆動電流を制御する電流制御手段と
を備え、
前記電流推定手段は、前記検出された電流値が連続して所定の範囲内となった場合に、前記駆動電流の平均値がゼロに近いゼロ付近値であると推定し、
前記電流制御手段は、前記駆動電流の平均値が前記ゼロ付近値であると推定された場合に、前記ゼロ付近値に対応するゼロ付近制御を行うように前記スイッチング制御信号生成手段を制御する
ことを特徴とする電圧変換装置の制御装置。 A first arm that includes the first switching element and a second arm that includes the second switching element are selectively turned on by alternately switching on the first switching element and the second switching element that are connected in series with each other. A control device for a voltage conversion device capable of realizing one-arm drive by only one of the arms,
Switching control signal generating means for generating a switching control signal for switching on and off each of the first switching element and the second switching element;
When switching between the one-arm drive by the first arm and the one-arm drive by the second arm, the current of the drive current flowing through the first switching element or the second switching element at the rising timing of the switching control signal Current detection means for detecting a value;
Current estimation means for estimating an average value of the drive current using the detected current value;
Current control means for controlling the drive current based on the estimated average value ,
The current estimating means estimates that the average value of the drive current is a value near zero near zero when the detected current value is continuously within a predetermined range;
The current control means controls the switching control signal generation means so as to perform near zero control corresponding to the near zero value when the average value of the drive current is estimated to be near zero value. A control device for a voltage conversion device.
前記ゼロと推定された電流値及び前記駆動電流の平均値の推移に基づいて、前記駆動電流の平均値がゼロとなるタイミングを推定するゼロタイミング推定手段と
を備え、
前記電流制御手段は、前記駆動電流の平均値が前記ゼロタイミングでゼロとなるように前記スイッチング制御信号生成手段を制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の電圧変換装置の制御装置。 Zero current estimation means for estimating the current value when the detected current value is continuously within a predetermined range as zero;
Zero timing estimation means for estimating a timing at which the average value of the drive current becomes zero based on a transition of the current value estimated to be zero and the average value of the drive current;
2. The control device for a voltage converter according to claim 1 , wherein the current control unit controls the switching control signal generation unit so that an average value of the drive current becomes zero at the zero timing. 3.
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